Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 1 Ökophysiologie Biochemische und zellphysiologische Aspekte der Anpassung an Standortfaktoren Vorlesung im Blockkurs Pflanzenbiologie,

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 1 Ökophysiologie Biochemische und zellphysiologische Aspekte der Anpassung an Standortfaktoren Vorlesung im Blockkurs Pflanzenbiologie,"—  Präsentation transkript:

1 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 1 Ökophysiologie Biochemische und zellphysiologische Aspekte der Anpassung an Standortfaktoren Vorlesung im Blockkurs Pflanzenbiologie, Teil Ökophysiologie, Symbiose Thomas Boller Botanisches Institut der Universität Basel Hebelstrasse 1, 4056 Basel Gesamttitel

2 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 2 4. Wasser Skript – p. 25 Titel Wasser

3 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 3 Wasser-Klima arid humid aride Zonen (Wüsten) Mojave, Sonora etc. Atacama Sahara Kalahari Gobi Grosse Sand- wüste Wasser-Klima Skript – p. 26

4 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 4 Nettoprimärproduktion global Unproduktiv: aride Zonen (Wüsten) Nettoprimärproduktion global (1) Skript – p. 38

5 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 5 Nettoprimärproduktion global Produktiv: humide Tropen (Äquator) Nettoprimärproduktion global (2) Skript – p. 38

6 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 6 Wasser-Klima Verhältnisse in Europa Wasser-Klima in Europa Skript – p. 26 arid humid

7 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 7 Einfluss des Klimas auf Vegetation und Boden arid humid Einfluss des Klimas auf Vegetation und Boden Skript – p. 26

8 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 8 Schaltkreis-Modell für den Wasser-Fluss in der Pflanze in Druckeinheiten: 10 bar = ca. 1 MPa Wasserpotentialgefälle Boden-Luft als Triebkraft für Wasser-Fluss Riesiger, regulierbarer Widerstand! Schaltkreis-Modell Skript – p. 27

9 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 9 Wasserverhältnisse im Boden Feldkapazität (FC, field capacity): Wassergesättigter Boden Permanenter Welkepunkt (PWP): Trockener Boden -0.015 Mpa (- 0.15 bar) - 1.5 MPa (-15 bar) Verfügbares Wasser Wasserverhältnisse im Boden Skript – p. 27 SandLehmTon

10 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 10 Wasserpotential auf der Ebene der Zelle Höfler-Diagramm w p s Plasmolyse Wasserverhältnisse in der Zelle Skript – p. 28

11 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 11 Wasserpotential unter Feldbedingungen Prinzip: Konstanthalten des Turgors bei grossen Schwankungen von w Erholung des Turgors trotz Abnahme von w ! Osmoregulation: Akkumulation von "solutes" Wasserpotential unter Feldbedingungen Skript – p. 28

12 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 12 Reaktionen auf Trockenstress Modulative Anpassung Reaktionen auf Trockenstress Skript – p. 29

13 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 13 Xerophyten: Pflanzen, die an Trockenstress angepasst sind Escape: "...-meidend" (passiv) Avoidance: "...-verzögernd" (aktiv) Tolerance: "...-tolerant" Xerophyten Skript – p. 29

14 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 14 Typische "Escape" "Die Wüste blüht" Typische Escape: Die Wüste blüht nicht im Skript

15 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 15 Typische "Avoidance" Mammillaria humboldtii Typische Avoidance: Mammillaria nicht im Skript

16 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 16 Typische "Tolerance" Craterostigma wilmsii Myrothamnus flabellifolius Typische Tolerance: Craterostigma http://www.myro.ch

17 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 17 Typische "Tolerance" Craterostigma wilmsii - trocken Typische Tolerance: Craterostigma http://www.myro.ch

18 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 18 Typische "Tolerance" Craterostigma wilmsii - 8 Stunden feucht Typische Tolerance: Craterostigma http://www.myro.ch

19 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 19 Typische "Tolerance" Myrothamnus flabellifolia - trocken Typische Tolerance: Craterostigma http://www.myro.ch

20 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 20 Typische "Tolerance" Myrothamnus flabellifolia - feucht Typische Tolerance: Craterostigma http://www.myro.ch

21 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 21 Morphologische Anpassungen an Trockenstress Nerium oleander Hypodermis eingesenkte Stomata Hemizonia luzulifolia Wasserspeicherung in den Interzellularen (Pectin-Gel) Zygophyllum simplex Wasserspeicher- Gewebe Morphologische Anpassungen Skript – p. 29

22 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 22 Avoidance bei Wasserstress Oleander, Nerium Oleander (Apocynaceae) Avoidance: Nerium Oleander nicht im Skript

23 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 23 Avoidance bei Wasserstress Hayfield tarweed, Hemizonia luzulifolia (Asteraceae) Avoidance: Hemizonia luzulifolia nicht im Skript

24 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 24 Avoidance bei Wasserstress Zygophyllum simplex (Zygophyllaceae) Avoidance: Zygophyllum simplex nicht im Skript

25 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 25 CAM - Paradebeispiel für "Avoidance" auf physiologischer Ebene CAM: Physiologische Avoidance Skript – p. 30

26 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 26 CAM-Stoffwechsel: Grundlagen C3 CAM CAM-Grundlagen 1 Skript – p. 30

27 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 27 CAM-Stoffwechsel: Grundlagen Zeitliche Trennung von Fixation und Assimilation Fixation von CO 2 (genauer: HCO 3 - ) Assimilation von CO 2 Wieder-Freisetzung von CO 2 Malat-Dehydrogenase PEP-Carboxylase Malat-Enzym Pyruvat-P-Dikinase CAM-Grundlagen 2 Skript – p. 30

28 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 28 Fixationsprodukte im Dunkeln Fütterung von 14 CO 2 über Nacht (12 h!) 80-90% der Radioaktivität in Äpfelsäure Fixationsprodukte im Dunkeln Skript – p. 31

29 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 29 Umsteuerung C3/CAM Kalanchoë blossfeldiana im Langtag: C3-Pflanze im Kurztag: CAM-Pflanze... mit etwas C3-Rest Umsteuerung C3 CAM möglich: modulative (genetisch fixierte) Anpassung an Tageslänge Umsteuerung C3/CAM Skript – p. 31

30 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 30 Beispiel für eine "fakultative" CAM-Pflanze Kalanchoë blossfeldiana (Crassulaceae) Fakultativer CAM aus dem WWW

31 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 31 Isotopen-Diskriminierung Prinzip: PEPC (Substrat HCO 3 - ) diskriminiert weniger zwischen 13 C/ 12 C als RBPC (Substrat CO 2 ) Klare Trennung C4/C3Bei CAM Übergänge zu C3 C3C4 Reduktion des C13-Isotopen Anteils gegenüber natürlicher Abundanz C13-Abundanz "normal": 1.1% C3C4 Isotopen-Diskriminierung Skript – p. 31 1.1 - 0.01 = 1.09%

32 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 32 CAM - Paradebeispiel für "Konvergente Evolution" Titel "Konvergente Evolution" Skript – p. 32

33 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 33 aus Raven et al., 2002 Euphorbia (Euphorbiaceae) Echinocereus (Cactaceae) Aus dem Lehrbuch... Hoodia (Asclepiadaceae) Aus dem Lehrbuch...

34 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 34 Polyphyletischer Ursprung des CAM-Metabolismus Polyphyletischer Ursprung CAM Skript – p. 32

35 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 35 Sukkulenz und CAM: Konvergente Evolution Crassula argentea nicht im Skript

36 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 36 Sukkulenz und CAM: Konvergente Evolution Mammillaria humboldtii (Cactaceae, Caryophyllales) Mammillaria humboldtii nicht im Skript

37 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 37 Sukkulenz und CAM: Konvergente Evolution Lithops, Lebende Steine (Aizoaceae, Caryophyllales) Lithops dorotheaeLithops rubri Lithops nicht im Skript

38 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 38 Sukkulenz und CAM: Konvergente Evolution Euphorbia obesa (Euphorbiaceae, Euphorbiales) Euphorbia rosea nicht im Skript

39 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 39 Sukkulenz und CAM: Konvergente Evolution Echidnopsis cereiformis (Apocynaceae, Gentianales) Echidnopsis cereiformis nicht im Skript

40 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 40 Sukkulenz und CAM: Konvergente Evolution Aasblume, Stapelia gigantea (Asclepiadaceae, Gentianales) Stapelia gigantea nicht im Skript

41 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 41 Sukkulenz und CAM: Konvergente Evolution Senecio rowleyanus (Asteraceae, Asterales) Senecio rowleyanus nicht im Skript

42 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 42 Sukkulenz und CAM: Konvergente Evolution Acanthosycios horridus (Cucurbitaceae, Cucurbitales) Acanthosycios horridus nicht im Skript

43 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 43 Sukkulenz und CAM: Konvergente Evolution Agave (Agavaceae, Liliales) Agave americanaAgave victoriae-reginae Agave nicht im Skript

44 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 44 Sukkulenz und CAM: Konvergente Evolution Aloë (Liliaceae, Liliales) Aloe veraAloe dichotomaAloe ferox Aloe nicht im Skript

45 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 45 Nutzpflanzen und CAM Ananas comosus (Bromeliaceae, Commelinales) Ananas comosus nicht im Skript

46 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 46 Nutzpflanzen und CAM Vanilla planifolia (Orchidaceae, Orchidales) Vanilla planifolia nicht im Skript

47 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 47 Unterschiedliche Mechanismen zur Freisetzung von CO 2 "Normalfall" "Spezialfall" (?) Unterschiedliche Typen /CO2-Freisetzung Skript – p. 32

48 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 48 Freisetzung von CO2 durch PEP-Carboxykinase Assimilation von CO 2 Wieder-Freisetzung von CO 2 Pyruvat-P-Dikinase OxalacetatATPPEPADP Malat-Dehydrogenase PEP-Carboxykinase Skript – p. 30

49 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 49 CO 2 -Fixation in der Nacht Mobilisierung von Stärke Glykolyse liefert C3 -Substrat (PEP) CO2-Fixation in der Nacht Skript – p. 33

50 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 50 Malat-Decarboxylation am Tag... und Pyruvat-Phosphat-Dikinase Malat-Decarboxylation am Tag Skript – p. 33

51 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 51 Regulation der PEP-Carboxylase Präzise reguliertes Schlüsselenzym Wichtiger Punkt: reversible Phosphorylierung Regulation der PEPC Skript – p. 34

52 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 52 Endogene Rhythmik des CAM Skript – p. 34 Dauerlicht

53 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 53 Überflutung - Sauerstoffmangel Epinastie: keine Welke Bedeutung von ACC und Ethylen bei der Signaltransduktion Bildung von ACC Freisetzung von Ethylen ACC Transport Überflutung - Sauerstoffmangel Skript – p. 35

54 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 54 Lactat- und Alkoholgärung Milchsäure oder Alkohol? Vorteile und Nachteile bescheidener Energie- Gewinn - Alkohol kann wegdiffundieren - wegdiffundierter Alkohol kann nicht zurückgewonnen werden Lactat- und Alkohol-Gärung Skript – p. 35

55 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 55 Anoxie-Toleranz Skript – p. 35

56 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 56 Aerenchym-Bildung Zellinhalt stirbt ab: "Apoptose" zur Bildung eines Belüftungsgewebes Bei Mais: Ethylen induziert Aerenchym-Bildung Aerenchym-Bildung Skript – p. 36

57 Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 57 Belüftung der Rhizosphäre durch das Aerenchym Via Aerenchym diffundierender Sauerstoff erlaubt normale Atmung! Belüftung der Rhizosphäre Skript – p. 36 Sauerstoff in der Rhizosphäre verhindert die Bildung von "Bodentoxinen" (Mn 2+, Fe 2+ )! "Avoidance"!


Herunterladen ppt "Vorlesung, 18. Okt. 2012 - 1 Ökophysiologie Biochemische und zellphysiologische Aspekte der Anpassung an Standortfaktoren Vorlesung im Blockkurs Pflanzenbiologie,"

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen